美、日、中,三國的量子計算機,進度如何?

2020-11-19 16:40:29 4718 views
摘要

當前,量子計算機仍然處於實驗室研發階段,通用量子計算機的研究仍面臨消除量子雜訊、減少數據丟失和糾錯等問題,但全球範圍內對量子計算的重視程度日益提升,量子計算技術科研攻關也在不斷獲得突破。


美、日、中,三國的量子計算機,進度如何?

量子計算機遵循量子力學規律處理量子信息,具備遠超傳統計算機的數學和邏輯運算能力,能為科學研究提供巨大的算力支持。

當前,量子計算機仍然處於實驗室研發階段,通用量子計算機的研究仍面臨消除量子雜訊、減少數據丟失和糾錯等問題,但全球範圍內對量子計算的重視程度日益提升,量子計算技術科研攻關也在不斷獲得突破。

1.美國IBM公司推出全球首台量子計算一體機

2019年1月,美國IBM公司推出全球首台量子計算一體機IBM Q System One。

該一體機包含啟動一個量子計算實驗所需的全部裝置,如量子計算硬體冷卻設備等,這是通用近似超導量子計算機(Universal Approximate Superconducting Quantum Computer)首次脫離實驗室實現商用。

但一些業界人士認為,該機器並不是一般意義上的商用量子計算機,其算力還遠不如手機,主要將用於研究和教育方向。

2.日本理化學研究所提出混合量子位架構以解決量子計算關鍵障礙

2019年1月,日本理化學研究所領導的國際研究小組為量子計算設計了一個新的架構,通過將兩種不同類型的量子位組合使用,構造出一個可以快速初始化和讀取,且具有高準確度的量子計算設備。研究人員將單自旋量子位與單態—三重態自旋量子位同量子門結合起來,可使糾纏量子的自旋態在較長時間內保持相干性,為量子計算機的可擴展性研究提供了重要的參考。

3.美國IBM公司研發出可提升量子計算準確性的新方法

2019年3月,美國IBM公司研發出名為「零雜訊外推」的方法,該方法可減輕量子計算機產生的雜訊,提升量子計算的準確性。

量子計算機運行時的雜訊會影響計算結果,導致計算出現誤差,因此,降低雜訊及減少誤差是提高量子計算機實用性的關鍵。

採用「零雜訊外推」,研究人員無須改進硬體設備,而是通過在不同雜訊水平下進行重複計算,對量子計算機在沒有雜訊干擾下的計算結果進行估測,以此提升計算結果的準確性。

4.英法聯合研究團隊證實可用硅基電子元件構建量子計算機


2019年9月,英國劍橋大學(University of Cambridge)、英國倫敦大學學院(University College London)和法國電子和信息技術研究院聯合團隊證實可用傳統硅基電子元件構建量子計算機。

現階段,量子計算機的開發仍處於起步期,最先進的原型機仍處於實驗室階段,離量產還有較遠距離。聯合團隊的研究人員開發出一種可在接近絕對零度的狀態下工作的電路,並用商用晶體管代替量子比特和量子橋,在硅基電子元件上模擬量子計算。該研究或將為量子計算機的量產鋪平道路。

5.美國IBM公司發布一系列簡化量子計算訪問的新工具

2019年9月,美國IBM公司發布一系列簡化量子計算訪問的新工具。藉助美國IBM公司最先進的系統和軟體,研究人員可以通過網路訪問IBM量子計算伺服器,並展開測試。

與此同時,教育工作者也能夠直接藉助美國 IBM 公司開發的工具,在課堂上動態展示硬體上的量子計算概念。此外,美國IBM公司還公開發布了量子計算相關教科書和視頻教程,幫助研究人員理解並使用其量子計算最新成果。

6.谷歌在《自然》期刊發表其量子計算機最新成果

2019年10月,谷歌在《自然》期刊發表關於量子計算機最新成果的文章。谷歌的研究人員開發出新型54比特量子處理器Sycamore,以此構建的量子計算機能在200秒完成特定計算任務,而目前最先進的超級計算機需要一萬年才能完成該任務。該研究成果首次證明了量子計算機遠超傳統計算機的優越性能,是計算機領域的里程碑事件,但量子計算機從實驗室到實際應用仍然有很長的路要走。

7.中國量子計算研究團隊突破量子計算模擬演算法

2019年11月,國防科技大學、解放軍信息工程大學等高校及科研機構組成的量子計算研究團隊提出一種依賴量子糾纏度的量子計算模擬演算法,並利用該演算法開發出通用量子線路模擬器,實現了對隨機量子線路採樣問題的模擬。研究人員在「天河二號」超級計算機上測試了49、64、81和100等不同數目量子比特在不同量子線路深度下的問題實例,結果顯示,該演算法的計算性能達到國際領先水平。研究人員表示,該量子線路模擬器可用於評測量子計算機性能,將促進量子計算進一步發展。

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